JP2011511585A - 無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

無線受信機において放送チャネルを検出するためのシステムは、所望チャネルの電力を代表するＲＳＳＩ信号を発生するよう構成された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）要素と、所望チャネルの電力出力と、該所望チャネルに隣接する少なくともひとつのチャネルとを比較し、所望チャネルにおける雑音の代表である隣接チャネル電力比（ＳＡＣＰＲ）信号に対する信号を発生するよう構成された電力検出器を有する切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタと、ＲＳＳＩ信号が予め定められたＲＳＳＩ閾値より大きいか判断するよう構成され、ＳＡＣＰＲ信号が予め定められたＳＡＣＰＲ閾値より大きいか判断するよう構成された探索要素とを含む。
【選択図】図３

Description

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本出願は、２００７年３月２日に出願された米国特許出願第１１／６８１，２１１号、「隣接チャネル電力検出及び動的帯域幅フィルタ制御のためのシステム及び方法」に関連し、この全体が参照により本書類に組み込まれる。

携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）及び他の通信機器などの携帯通信機器は大抵、複数の無線受信機又は送受信機を含む。例えば、携帯電話は、セルラ送受信機と、テレビ受信機と、ＦＭ無線機とを含むことができる。多くのＦＭラジオ受信機に含まれる特徴のひとつは、探索機能と称される機能である。この探索機能は、有効チャネル（すなわち局放送が存在するチャネル）について、無線を自動的に、自発的に調査することを可能にする。頑強な探索機能を実装する重要なひとつの側面は、有効チャネルを確実に検出する能力をもつことである。

有効チャネルは、チャネル内の放送信号が微弱であっても、放送局が無線受信機の受信範囲に存在するチャネルである。無効チャネルは、局放送がないチャネルである。探索機能の目標は、無効チャネルをスキップし、検出された有効チャネルを追跡することである。

頑強な探索機能の設計の複雑化しているのは、同じ無線機が非常に異なる放送環境で作用しなければならないためでる。例えば、同じ無線設計が、信号が弱く雑音レベルが低い農村部と、信号が強く雑音レベルが高く、多くの信号が存在する大都市部とで作用しなければならない。

局が有効かを判断するひとつの手法は、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）と呼ばれるものの検出と測定である。ＲＳＳＩ信号は、受信機で測定されるパラメータであり、所望の又は目標のチャネルにおける信号強度の指標である。ＲＳＳＩ信号が所定の閾値より高いとき、それは大抵有効チャネル又は局の存在を暗示し、逆もまた同様である。

残念ながら、有効な局が無線機のエリアで放送しているか判断するための唯一の基準としてＲＳＳＩ信号を用いることに関する課題がある。第１に、ＲＳＳＩ閾値の最適値は、異なる環境で変化する。農村部では、信号強度と雑音レベルの双方が低く、小さい値の閾値が要求される。都市（メトロ）部では、信号強度と雑音レベルの双方が農村部より高く、より高い閾値のほうがより最適である。残念ながら、閾値は一般的にユーザが調整可能ではない。この閾値は、無線機製造者により予め定められ予め設定される。閾値が高すぎて設定されると、無線機は、探索動作の間に、弱いけれども有効なチャネルを誤ってスキップすることがある。一方、閾値が低すぎて設定されると、無線機は、雑音エネルギーが閾値より高い無効チャネルを追跡することがある。結果として、探索機能の頑強さを妥協して解決する、というＲＳＳＩ閾値の選択におけるトレードオフが一般的にとられる。

有効な局が無線機のエリアで放送しているか判断するための唯一の基準としてＲＳＳＩ信号を用いることに関する他の課題は、強い隣接チャネルからのエネルギースピルオーバによるものである。結果として、所望チャネルでの局放送がなくても、所望チャネルは、その隣接チャネルからのエネルギースピルオーバの顕著な量を含み、ＲＳＳＩ閾値テストをパスすることがある。

従って、種々の放送環境で機能する無線受信機のための、頑強な探索機能をもつことが望まれる。

本発明の実施の形態は、無線受信機において放送チャネルを検出するためのシステムであって、所望チャネルの電力を代表するＲＳＳＩ信号を発生するよう構成された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）要素と、所望チャネルの電力出力と、該所望チャネルに隣接する少なくともひとつのチャネルとを比較し、所望チャネルにおける雑音の代表である隣接チャネル電力比（ＳＡＣＰＲ）信号に対する信号を発生するよう構成された電力検出器を有する切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタと、ＲＳＳＩ信号が予め定められたＲＳＳＩ閾値より大きいか判断するよう構成され、ＳＡＣＰＲ信号が予め定められたＳＡＣＰＲ閾値より大きいか判断するよう構成された探索要素とを備えたシステムを含む。

他の実施の形態も提供される。他のシステム、方法、特徴及び本発明の効果は、以下の図面及び詳細な説明に接した当業者にとって明らかであり又は明らかになる。本明細書内に含まれ、本発明の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護される全てのこのような追加のシステム、方法、特徴及び効果を対象とする。

本発明は、以下の図面を参照してより理解されることができる。図面内の構成は、縮尺通りである必要はなく、それよりもむしろ本発明の原理を明確に描写することを強調する。また、図面において、同様の参照信号は異なる図面を通して対応する部分を示す。

無線スペクトルの部分に対する受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）と雑音レベルの関係を示す概略図である。 無効チャネルＮ−１とＮ＋１が有効チャネルＮに隣接する状況を示す概略図である。 簡略化した携帯送受信機を示すブロック図である。 無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法が実装可能なＦＭ無線機の実施例を示す簡略化した概略図である。 図１に記載された課題を、ＲＳＳＩテストとＳＡＣＰＲテストを用いてどのように解決できるかを示すグラフィック表示である。 隣接チャネルＮ−１、Ｎ、Ｎ＋１に有効な局がある状況を示す概略図である。 図３の探索要素の実施例の動作を示すフローチャートである。 図３の切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタを示す概略図である。 チャネル間隔に対する、図７の各バンドパスフィルタの帯域幅を示す概略図である。

ＦＭ無線受信機が組み込まれた携帯送受信機を特に参照して記載するが、無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、所望の放送局に関連づけられた特定の無線周波数キャリア信号を自動で検出し追従することが望まれるいずれの受信機にも実装可能である。

無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、有効チャネルを検出するための複数の基準を用いる。第１の基準は、有効チャネルの存在の指標としてＲＳＳＩ信号を用いることである。第２の基準は、隣接チャネルにおける電力に対する所望チャネルにおける電力の比を、有効チャネルの存在の他の指標として用いることを含む。隣接チャネルにおける電力に対する所望チャネルにおける電力の比は、信号対隣接チャネル電力比（ＳＡＣＰＲ）と呼ばれる。ＳＡＣＰＲが所定の閾値を超えたとき所望チャネルであることを示す。さらに、本解決策は、ＳＡＣＰＲを測定する簡単な方法を提供する。この方法において、チャネル選択フィルタは、上質の選択性だけでなく、動的な帯域幅制御をも提供するように構成される。無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、無線受信機と全て一体化され、さらなる回路領域を使用しない。さらに、無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、特にデジタルフィルタ実装に適している。

さらに、無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、受信信号に対して遅れを印加しない。ＲＳＳＩ測定と電力比測定は、同時にすることができる。その結果、ＦＭ無線機にとって重要な要求である、最小の探索時間が実現できる。

無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実装できる。ハードウェアで実装する場合、無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、専用のハードウェア要素と回路を用いて実装できる。無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法を一部ソフトウェアで実装する場合、ソフトウェア部分は、受信機に関連付けられたチャネルフィルタ及びＲＳＳＩ検出回路における種々のコンポーネントを正確に制御することに用いられることができる。ソフトウェアはメモリに記憶され、適切な命令実行システム（マイクロプロセッサ）により実行されることができる。無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法のハードウェア実装は、全てこの分野で周知の以下のいずれか又は組み合わせを含むことができる。すなわち、離散電気部品、データ信号に論理関数を実装するための論理ゲートを有する離散論理回路、適切な論理ゲートを有する特定用途向け集積回路、プログラマブル・ゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等である。

無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法のためのソフトウェアは、論理関数を実装するための実行可能な命令の順序付きリストを含み、コンピュータを利用したシステム、プロセッサを含むシステム、又は命令実行システム、装置又はデバイスから命令を読み込みその命令を実行できる他のシステムのような、命令実行システム、装置又はデバイスにより又は関連して用いる、コンピュータ読み取り可能な媒体に具現化されることができる。

本文書の文脈において、「コンピュータ読み取り可能な媒体」は、命令実行システム、装置又はデバイスにより又は関連して用いるためのプログラムを、記憶し、通信し、伝送し又は運ぶことを含むいずれの手段をとることもできる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、例えばそれに限定されないが、電気、磁気、光学、電磁気、赤外線、又は、半導体システム、装置、デバイス、又は、伝送媒体であることができる。コンピュータ読み取り可能な媒体のより詳しい例（限定的なリスト）は以下を含む。すなわち、ひとつ又は複数の有線を有する電気的な接続（電気）、携帯コンピュータディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）（磁気）、光ファイバ（光学）及び携帯用コンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤＲＯＭ）（光学）である。なお、コンピュータ読み取り可能な媒体は、紙又はプログラムがプリントされた他の適切な媒体であってもよく、例として紙や他の媒体の光学スキャニングを用いてプログラムが電気的にとらえられることができるので、その後コンパイルされ、解釈され、さもなければ必要であれば適切な手法で処理され、そしてコンピュータメモリに記憶される。

図１Ａは、無線スペクトルの部分に対する受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）と雑音レベルの関係を示す概略図である。比較的放送局の密度が低く、ＦＭ受信機が放送タワーから離れている農村部において、ノイズレベル１２は、所望信号１４のように比較的低い。このような適用では、ＲＳＳＩ閾値１６は比較的低く設定されることができる。しかし、無線機が多くの放送局がある大都市（メトロ）部で動作すると、雑音レベル２２は所望信号２４のように比較的高い。このような適用では、ＲＳＳＩ閾値２６は比較的高く設定しなければならない。実際に、大都市部での雑音レベル２２は、農村部の所望信号１４よりも高いことがある。図１Ａのふたつの状況により示されるように、同じ無線受信機は両方の環境において頑強なかつ正確な探索機能を実行することに、困難性がある。

図１Ｂは、無効チャネルＮ−１とＮ＋１が有効チャネルＮに隣接する状況を示す概略図である。雑音レベルは、３２で示す。有効チャネルＮにおける信号パワーの「すそ」は、隣接チャネルＮ−１、Ｎ＋１に及ぶ。これは、スペクトルスピルオーバ、または、エネルギー又はパワースピルオーバとして知られている。パワースピルオーバは、図１Ｂの領域２７及び２８で示される。領域２７及び２８のパワースピルオーバは、放送局が存在しない無効チャネルであっても、ＲＳＳＩ閾値４６を超える可能性がある顕著なエネルギーを含むことができ、無線受信機をチャネルＮ−１及び／又はＮ＋１を誤って追従させることができる。

有効な放送チャネルを検出する課題は、図１Ａ及び１Ｂに図示するように、有効チャネル検出のための基準としてＲＳＳＩとＳＡＣＰＲの組み合わせを用いることに向けられることができる。ＲＳＳＩとＳＡＣＰＲの組み合わせを用いることは、無線受信機におけるチャネル検出及び探索の頑強さを向上する。この解決策を以下詳細に説明する。

実施の形態において、所望の信号帯域に隣接するチャネルにおけるノイズの量は、所望の信号帯域におけるノイズの量を確実に推定するために用いられることができる。無線受信機に探索機能を実装する際に、ＲＳＳＩ信号と隣接チャネルのノイズの量の組み合わせは、所望信号の存在を確実に判断するために用いられることができる。

図２は、簡略化した携帯送受信機１００を示すブロック図である。無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法の実施の形態は、いずれの無線受信機にも実装することができ、典型的にはＦＭ無線受信機に実装される。図２に図示する携帯送受信機１００は、簡略化された例であり、無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法が実装されることができる多くの可能な適用のひとつを示すことを目的としたものである。当業者は携帯送受信機の動作を理解するであろう。携帯送受信機１００は、送信機１１０、受信機１２０、及び、通信バス１２５を介して接続されるベースバンドモジュール１３０を含む。携帯送受信機１００は、また、ＦＭ無線受信機３００を含む。受信機１２０と送信機１１０は、接続部１３８を介してアンテナ１４２に接続される。ＦＭ無線受信機３００は、ＦＭ無線受信機３００が放送無線信号を受信できるように、接続部１３６を介してアンテナ１４０に接続される。無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法の一部がソフトウェアで実装される場合、ベースバンドモジュール１３０は、マイクロプロセッサ１３５又は他のプロセッサで実行され、以下に示す局検出及び探索のためのシステム及び方法の動作を制御できる検出及び探索ソフトウェア１５５も含む。

図３は、無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法が実装可能な、図２に示すＦＭ無線機３００の実施例を示す簡略化した概略図である。局検出及び探索のためのシステム及び方法の説明に関するＦＭ無線機の部分のみ示す。図３に示すブロック図は、ＦＭ無線機の包括的で簡略されたバージョンである。無線機の実際の実装は、より複雑にでき、図３に示す機能ブロックに加えてさらに機能ブロックを備えることができる。ＦＭ無線機アーキテクチャは、図３に示すものと異なってもよい。図３に示す信号は、実信号又は複素信号のいずれかでもよい。複素信号の場合、信号経路は同相（Ｉ）経路と直交位相（Ｑ）経路を含むことができる。従って、無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、以下に述べるように、実フィルタ、複素フィルタ、又は、実及び複素フィルタの組み合わせのいずれかを採用することができる。全ての場合で、局検出及び探索のためのシステム及び方法は、実際のアーキテクチャ及び信号の種類にかかわらず適用できる。ＦＭ無線受信機３００は、接続部１３６を介してアンテナ１４０（図２）からＦＭ無線入力信号を受信する低雑音増幅器３０２を含む。接続部３０４上のＬＮＡ３０２の出力は、ミキサ３０６に供給される。ミキサ３０６は、局部発振器（ＬＯ）信号とも呼ばれる参照信号を、接続部３０８を介して受信する。ＬＯ信号は、発振器３１２により供給される。接続部３０８でのＬＯ信号の周波数が、ミキサ３０６が接続部３０４の信号を変換する中間周波数を決定する。

接続部３１４上のミキサ３０６の出力は、中間周波数（ＩＦ）信号であり、ＩＦ増幅器３１６に供給される。ＩＦ増幅器は、一連のＩＦ増幅器として実装でき、簡単のため単一の増幅器として示される。ＩＦ増幅器３１６は、接続部３１４の信号を増幅し、増幅されたＩＦ信号を接続部３２２に供給する。ＩＦ増幅器３１６の利得は、自動利得制御（ＡＧＣ）回路（図示せず）により制御される。接続部３２２の増幅されたＩＦ信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３２４に供給される。

ＡＤＣ３２４は、接続部３２２のアナログＩＦ信号を、接続部３２６のデジタル信号に変換する。そして、接続部３２６のデジタルＩＦ信号は、切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０に供給される。切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０は、所望チャネルにおける電力以外のチャネルの全ての電力を実質的に取り除くことにより、十分な選択性を提供する。切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０の構造と動作については、以下、より詳細に述べる。切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０は、以下に述べるように、局検出及び探索のために用いられるＳＡＣＰＲ信号７３５も生成する。

切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０の出力は、接続部３２８を介して復調器／復号器３３４に供給される。復調器／復号器３３４は、切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０の出力であるＩＦ信号からベースバンド情報を抽出し、接続部３３６を介してその出力を供給する。接続部３３６の信号は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）３３８に供給される。ＤＡＣ３３８は、接続部３３６のデジタル信号をアナログ音声信号に変換し、そのアナログ音声信号を接続部３４２の音声出力として供給する。そして、接続部３４２の音声出力は、携帯送受信機１００内の適切な処理要素に供給され、ＦＭラジオをユーザに供給することができる。

ＲＳＳＩ要素３２５は、ＬＮＡ入力１３６での受信信号の強さを示すＲＳＳＩ信号３２７を生成する。切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０は、所望チャネルを除くすべてのチャネルの全てのエネルギーを実質的に取り除く。その結果、接続部３２８での信号は、所望信号だけを含む。このように、ＲＳＳＩ信号は、接続部１３６から接続部３２８までの合計利得によって分けられた接続部３２８での測定された信号強度として求められることができる。

接続部３２７のＲＳＳＩ信号と接続部７３５のＳＡＣＰＲ信号は、探索要素５５０に供給される。探索要素５５０は、ふたつの基準を用いて有効チャネル検出を行う。第１の基準は、有効チャネルの存在の指標としてＲＳＳＩ信号を用いることを含む。ＲＳＳＩ信号は、有効になるチャネルに対し、γ＿ｒｓｓｉと称する予め定められた閾値を超えるはずである。第２の基準は、有効チャネルの存在の他の指標としてＳＡＣＰＲ信号を用いることを含む。ＳＡＣＰＲ信号は、有効であるとみなされるチャネルに対し、γ＿ｓａｃｐｒと称する予め定められた閾値を超えるはずである。ＲＳＳＩ信号とＳＡＣＰＲの双方がそれぞれの閾値を超えるとき、所望チャネルに局が存在する。

図４は、図１に記載された課題を、有効チャネル検出のためのＲＳＳＩテストとＳＡＣＰＲテストを用いてどのように解決できるかを示すグラフィック表示である。比較的低い密度の放送局を有する農村部では、雑音レベル４１２は所望信号４１４と同様に比較的低い。局検出及び探索のためのシステム及び方法の実施の形態に従い、ＲＳＳＩ閾値４１６は所望信号４１４のような、農村部における弱い局の検出を可能にするため十分に低く設定される。ＲＳＳＩ閾値信号は、最小の予想された所望信号のレベルよりも低いレベルに設定される。一方、都市部における雑音レベル４２２は、農村部の雑音レベル４１２よりもはるかに高い。場合によっては、都市部における雑音レベル４２２は、ＲＳＳＩ閾値４１６よりも高いこともある。結果として、都市部におけるチャネル４２８のような無効チャネルが、ＲＳＳＩ閾値テストを通る。しかし、無効チャネル４２８のＳＡＣＰＲは、この例では、およそ０ｄｂであり、予め定められた閾値γ＿ｓａｃｐｒの１０ｄｂよりも実質的に低い。結果的に、無効チャネル４２８は、ＳＡＣＰＲ信号がＳＡＣＰＲ閾値と比較される際に除去される。

図１Ｂに記載された状況は、無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法を用いることにも向けられることができる。図１Ｂを参照すると、有効チャネルＮから隣接チャネルＮ−１及びＮ＋１へのパワースピルオーバはＲＳＳＩ閾値を超えることがある。結果的に、無効チャネルＮ−１及びＮ＋１はＲＳＳＩテストを通ることがある。しかし、チャネルＮ−１及びＮ＋１で測定されたＳＡＣＰＲは、０ｄｂより小さく、閾値γ＿ｓａｃｐｒよりはるかに小さいであろう。結果的に、チャネルＮ−１及びＮ＋１は、ＳＡＣＰＲ信号がＳＡＣＰＲ閾値と比較される際に除去される。

図５は、隣接チャネルＮ−１、Ｎ、Ｎ＋１に有効な局がある状況を示す概略図である。図５に描かれるように、チャネルＮにおける局電力が隣接チャネルにおける電力よりも弱いと、チャネルＮはＳＡＣＰＲテストに失敗し、有効チャネルとして検出されない。

図５に描かれる状況においてＳＡＣＰＲテストは逆効果をもつことがあるものの、実際のところは、このような状況はめったに見られない。ＦＭラジオ放送の分野では、周波数計画は、一般に、有効チャネルが少なくともひとつの空チャネルによって十分に間隔があくことを保証するように行われる。図５に記載する状況が存在する稀なケースにおいて、無線機が隣接チャネル、すなわち図５のチャネルＮ−１及びＮ＋１の強い局だけを探索することは、通常許容できる。さらに、ユーザは、望むのであれば手動で弱い局に調整できる。

このような場合、弱いチャネルの受信品質は、通常、強い隣接チャネルからのエネルギースピルオーバに悩まされる。受信品質の劣化を軽減するために、切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０の帯域幅を減らして切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０を通るパワースピルオーバを減らすことが望ましい。本実施の形態では、切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０は、すぐにＳＡＣＰＲを測定するだけでなく、動的な帯域幅制御も行うように構成される。動的な帯域幅制御は、所望チャネルにおける電力に対する隣接チャネルにおける電力の割合が閾値を超えるとき、より小さな帯域幅に切替ることで選択性を大きく向上させる。チャネル選択フィルタ７１０と動的な帯域幅制御の詳細は、より詳細に以下に述べる。

図６は、図３の探索要素５５０の実施例の動作を示すフローチャートである。フローチャート内のブロックは、上述の要素により示される順序で又はばらばらの順序で実行されることができる。この例では、有効チャネルの探索は、チャネル番号Ｎからスタートする。ブロック６０２では、無線機３００は、まずチャネルＮに合わせる。ＲＳＳＩ信号とＳＡＣＰＲ信号は、ブロック６０４及び６０６でそれぞれ生成される。ＲＳＳＩ信号とＳＡＣＰＲ信号は、同時に又は順番に生成されることができる。ブロック６０８では、ＲＳＳＩ信号とＳＡＣＰＲ信号は、探索要素５５０に提供される。ブロック６１２では、探索要素５５０は、ＲＳＳＩ信号がＲＳＳＩ閾値を超えたかどうか判断する。ＲＳＳＩ信号が閾値を超えていない場合、そのチャネルは無効でありスキップされると判断される。ＲＳＳＩ信号が閾値を超えてなく、チャネルは無効でありスキップされると判断されると、チャネル番号が、探索機能が向上しているか向上していないかによりひとつ（１）増加され又は減少されて更新される。そして、処理はブロック６０２に戻り、次のチャネルが求められる。ブロック６１２において、ＲＳＳＩ信号が閾値を超えたと判断されると、次に６１４において探索要素５５０は、ＳＡＣＰＲ信号がＳＡＣＰＲ閾値を超えたかどうか判断する。ＳＡＣＰＲ信号がＳＡＣＰＲ閾値を超えていない場合、そのチャネルは無効でありスキップされると判断される。ＳＡＣＰＲ信号が閾値を超えてなく、チャネルは無効でありスキップされると判断されると、チャネル番号が、上述のように増加され又は減少され、処理はブロック６０２に戻る。ブロック６１４において、ＳＡＣＰＲ信号がＳＡＣＰＲ閾値を超えたと判断されると、そのチャネルは有効であると判断され、ブロック６１６において、探索要素５５０は局を固定し、音声出力が可能になる。

上述の探索動作は、ＳＡＣＰＲ値の測定を用いる。無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法の実施の形態によれば、ＳＡＣＰＲの簡単なかつ確実な測定である。本実施の形態では、切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０は、ＳＡＣＰＲの確実な測定だけでなく、上質な選択性と動的な帯域幅制御を提供するように構成あされる。無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、無線受信機に完全に一体化され、追加の回路領域を使用しない。さらに、無線受信機における局検出及び探索のためのシステム及び方法は、特にデジタルフィルタ実装に適している。

図７は、図３の切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタを示す概略図である。切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０は、第１のバンドパスフィルタ７０２、第２のバンドパスフィルタ７０６及び第３のバンドパスフィルタ７２２を含む。切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０は、電力検出器７１２とマルチプレクサ（ＭＵＸ）７２６も含む。しかし、電力検出器７１２とＭＵＸ７２６は、バンドパスフィルタ７０２、７０６及び７２２から離れて実装されてもよい。電力検出器７１２は、接続部７０４と接続部７０８の電力を測定し、ＳＡＣＰＲ信号の値を求める。電力検出器７１２は、上述のように、測定されたＳＡＣＰＲ信号を接続部７３５に供給する。

図８は、チャネル間隔に対する、図７の各バンドパスフィルタの帯域幅を示す概略図であり、この例では名目上２００ｋＨｚである。図８において、入力ＩＦ信号のパワースペクトルは、チャネル８１５（チャネルＮ）の所望信号と、チャネル８１６及び８１８（それぞれチャネルＮ＋１、Ｎ−１）におけるふたつの隣接チャネル干渉信号と、チャネル８２６及び８２８（それぞれチャネルＮ＋２、Ｎ−２）におけるふたつの代替チャネル干渉信号を含む。バンドパスフィルタ７０２、７０６及び７２２の周波数応答は、それぞれトレース８５２、８５６及び８６２を用いて示される。これらの周波数応答曲線の振幅は任意であり、正確な縮尺ではない。第１のバンドパスフィルタ７０２（ＢＰＦ１、トレース８５２）の帯域幅は、この例では名目上２００ｋＨｚである、チャネル帯域幅又は間隔の約２倍である。第２のバンドパスフィルタ７０６（ＢＰＦ２、トレース８５６）の帯域幅は、チャネル帯域幅又は間隔にほぼ等しい。第３のバンドパスフィルタ７２２（ＢＰＦ３、トレース８６２）の帯域幅は、ひとつのチャネルの帯域幅より小さく設定され、隣接チャネル干渉信号から所望チャネルへのいかなるスピルオーバも十分に除去できるようにしている。図８に示すように、バンドパスフィルタ７２２（トレース８６２）は、チャネル８１５における所望信号エネルギーの十分な量のまま、領域８２２及び８２４でスピルオーバを取り除く。

再び図７を参照し、接続部３２６の中間周波数ＦＭ入力信号は、第１のバンドパスフィルタ７０２に供給される。第１のバンドパスフィルタ７０２は、接続部３２６のＦＭ入力信号をフィルタし、所望チャネルと隣接チャネルの電力の一部以外の全てを除去する。この例では、第１のバンドパスフィルタ７０２は、隣接チャネルの電力のほぼ半分を除去するが、そうである必要はない。バンドパスフィルタの特性は、所望の実装に基づいて設計されることができる。接続部７０４の第１のバンドパスフィルタ７０２の出力は、所望信号と、所望信号に隣接するチャネルの電力のほぼ半分を示す。

第１のバンドパスフィルタ７０２の出力は、接続部７０４を介して第２のバンドパスフィルタ７０６に供給される。第２のバンドパスフィルタ７０６は、この例ではひとつのチャネル帯域幅とほぼ等しい帯域幅を有し、接続部７０４の信号をフィルタして隣接チャネル信号エネルギーを除去する。しかし、所望チャネル８１５（図８）の内部にあり、図８の領域８２２及び８２４に示すスピルオーバエネルギーは除去しない。従って、接続部７０８の第２のバンドパスフィルタ７０６の出力は、所望信号と、所望チャネル８１５（図８）への隣接チャネル干渉信号のスピルオーバを表す。

接続部７０４の第１のバンドパスフィルタ７０２の出力と、第２のバンドパスフィルタ７０６の出力は、電力検出器７１２にも供給される。接続部７０４の電力はＰ１で示され、接続部７０８の電力はＰｓで示される。電力検出器は、Ｐ１とＰｓを測定し、その差分Ｐ１−Ｐｓを求める。差分Ｐ１−Ｐｓは、左右の隣接チャネル（図８の８１６及び８１８）に存在する電力の合計の１／２を表す。別の言い方をすると、Ｐ１−Ｐｓは、平均隣接チャネル電力を表す。このように、電力検出器７１２は、隣接チャネルに存在する電力があるかを判断でき、もしそうであれば、平均隣接チャネル電力のレベルを判断できる。

電力検出器７１２は、Ｐ１−Ｐｓに対するＰｓの割合、又は、Ｐｓ／（Ｐ１−Ｐｓ）も求める。この割合は、所望信号対隣接チャネル電力比又はＳＡＣＰＲを表す。ＳＡＣＰＲの小さい値は、所望チャネルに関連した大きな隣接チャネル干渉を示し、これは、言い換えれば、隣接チャネルから所望チャネルへのパワースピルオーバが、所望信号の大部分であることを示唆する。このような条件においては、追加のフィルタリングが所望される。電力検出器は、ＳＡＣＰＲと予め定められた閾値γ＿ｂｗ（なお、ｂｗは帯域幅である）を比較する。ＳＡＣＰＲの値がγ＿ｂｗより小さい場合、チャネル選択フィルタ７１０は追加のフィルタリングを適用するため、狭帯域モードに切替られる。帯域幅切替の実装は、以下でより詳細に述べる。

なお、帯域幅切替の閾値γ＿ｂｗは、有効局検出に用いるＳＡＣＰＲ閾値γ＿ｓａｃｐｒとは異なる。閾値γ＿ｂｗは、通常０ｄｂと等しく又はそれより小さく設定されるのに対し、閾値γ＿ｓａｃｐｒは、通常０ｄｂより大きく設定される。

閾値γ＿ｂｗの最適値は、システム要求、システムが許容できる隣接チャネル干渉量、又は、所望信号強度に基づいて決定されることができる。システムがさらなる隣接チャネル干渉を許容できればγ＿ｂｗは小さい値にでき、逆も同様である。

第２のバンドパスフィルタ７０６の出力は、接続部７０８を介して第３のバンドパスフィルタ７２２又はマルチプレクサ７２６のいずれかに供給される。電力検出器７１２が、信号電力が隣接チャネルにおける電力より十分小さいと判断すれば（例えば、（ＳＡＣＰＲ＜γ＿ｂｗ）であれば）、電力検出器７１２は、接続部７１６を介してマルチプレクサ７２６に論理ｈｉｇｈの信号を提供する。電力検出器７１２が、信号電力が隣接チャネルにおける電力より十分大きいと判断すれば（例えば、（ＳＡＣＰＲ＞γ＿ｂｗ）であれば）、電力検出器７１２は、接続部７１６を介してマルチプレクサ７２６に論理ｌｏｗの信号を提供する。

マルチプレクサ７２６に供給された論理ｈｉｇｈの信号は、マルチプレクサ７２６に、接続部７２４の第３のバンドパスフィルタ７２２の出力を選ばせる。このモードは、狭帯域モードと呼ばれる。別の言い方で言えば、第３のバンドパスフィルタ７２２は、所望チャネル対隣接チャネルの電力比がγ＿ｂｗより小さいときのみ切替られる。第３のバンドパスフィルタ７２２の帯域幅は、チャネル帯域幅よりも小さく、従って、隣接チャネル干渉信号又は信号群からのスピルオーバを除去できる。

接続部７１６の論理ｌｏｗの信号は、マルチプレクサ７２６に、接続部７０８の第２のバンドパスフィルタ７０６の出力を選択させ第３のバンドパスフィルタ７２２をバイパスさせる。このモードは、公称帯域モードと呼ばれる。このモードでは、第３のバンドパスフィルタ７２２はバイパスされる。この手法では、第３の、著しく狭いバンドパスフィルタ７２２は、所望信号が配置されるチャネルに隣接するチャネルに存在する十分なエネルギーがある場合にのみ実装される。

電力検出器７１２と切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０の動的な帯域幅切替は、接続部７３２を介して供給される時間一定制御で動作する。時間一定制御は、ふたつの帯域幅切替イベント間の最小の時間期間を設定する。最小の時間期間の最小値は、システム要求に依存し、システム使用に基づき予め定められることができる。

動的な帯域幅切替にヒステリシスを加えるとが望ましいことが多い。ヒステリシスを加えることは、ＳＡＣＰＲとγ＿ｂｗ間の差分が小さいときに、帯域幅切替を「チャタリング」から防ぐ。「チャタリング」は、雑音を追加するため、大抵は好ましくない。ヒステリシスを加えるひとつの方法は、狭帯域モードから公称帯域モードに切替るための、より大きな値γ＿ｂｗを用い、公称帯域モードから狭帯域モードに切替るための、より小さな値γ＿ｂｗを用いることである。

なお、動的な帯域幅切替は、無線がすでに局に追従されたときに可能である。動的な帯域幅切替は、探索の期間が好ましい。チャネル選択フィルタは、ＳＡＣＰＲが正確に測定できるように、探索中に通常帯域モードで固定される。

実施の形態では、及び、一例として２００ｋＨＺのチャネル間隔のＦＭ無線スペクトルを用いることにおいては、第１のバンドパスフィルタ７０２は、およそ４００ｋＨｚの帯域幅を有する６次の無限インパルス応答（ＩＩＲ）である。第２のバンドパスフィルタ７０６は、１７タップと、およそ１８０ｋＨｚの帯域幅を有する有限インパルス応答（ＦＩＲ）である。第３のバンドパスフィルタ７２２もまた、１７タップと、およそ９０ｋＨｚの帯域幅を有する有限インパルス応答（ＦＩＲ）である。第１のバンドパスフィルタ７０２のおよそ４００ｋＨｚの帯域幅は、この例ではほぼふたつのチャネル帯域幅を表す。第２のバンドパスフィルタ７０６のおよそ１８０ｋＨｚの帯域幅は、この例ではほぼひとつのチャネル帯域幅を表す。第３のバンドパスフィルタ７２２の帯域幅は、およそ９０ｋＨｚであり、この例ではひとつのチャネル帯域幅より狭い。

第３のバンドパスフィルタ７２２を次とつなげることは、結果として非常に狭い帯域幅を有する切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０をもたらし、隣接チャネル干渉の除去を向上する。しかしながら、第２のバンドパスフィルタ７０６の出力に対する第１のバンドパスフィルタ７０２の電力出力の割合が、閾値より小さい場合、第３のバンドパスフィルタ７２２はバイパスされ、その結果、直接接続された第１及び第２のバンドパスフィルタ７０２及び７０６を含む全体的な公称フィルタ帯域幅をもたらす。これは、隣接チャネル干渉がほとんどない又はないときに、ＦＭ無線機をステレオモードで低歪みかつ良好なステレオチャネル分離で動作させうる。フィルタ帯域幅切替は、時間一定及びヒステリシス制御で動作する。隣接チャネル干渉を検出する機能に加えて、バンドパスフィルタ７０２、７０６及び７２２が並んで接続され、独立にかつ分離して最適化できるので、切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０は、領域の上昇なしに上質な全体的なフィルタ性能を実現する。

電力検出器７１２により提供される隣接チャネル干渉検出は、ＦＭ無線機の通常の動作を妨げない。所望チャネルに隣接するチャネルにある電力は、切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタの帯域幅が狭設定（全てのフィルタが直列接続される）か、公称設定（バンドパスフィルタ７０２及び７０６が直列接続される）かに関らず、リアルタイムで測定される。さらに、隣接チャネル電力は、ＦＭ信号が復調される前に測定される。従って、隣接チャネル電力は、確実にかつ正確に測定されることができる。

さらに、直列接続されたバンドパスフィルタ構造は、隣接チャネル干渉の測定を可能にするだけでなく、低コストで好ましいフィルタ特定の実装を可能にする。バンドパスフィルタは並んで接続されるため、これら全てが切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０全体の周波数応答に貢献する。従って、高機能のフィルタ特定が、比較的シンプルなフィルタで実現されることができる。各フィルタは分離して最適化できるので、切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ７１０は、特定のダイエリアが与えられる高い全体的なフィルタ性能を実現できる。３つのバンドパスフィルタが記載されているが、所望のシステム性能や他の要因により、異なる数のバンドパスフィルタが実装されてもよい。

本発明の種々の実施の形態が記載されたが、本発明の範囲内でより多くのさらなる実施の形態と実装が可能であることは当業者にとって明らかであろう。例えば、本発明は、特定のタイプのバンドパスフィルタに限定されない。例えば、バンドパスフィルタは、デジタル又はアナログフィルタ、実又は複素フィルタ、有限インパルス応答（ＦＩＲ）又は無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタでもよい。本発明の実施の形態は、無線システムの異なるセクションに適用でき、例えば、無線周波数部、中間周波数部又はベースバンド部に適用できる。本発明の実施の形態は、ＲＦシステムに限定されない。本発明の実施の形態は、頑強なチャネル検出及び検出機能の実装が望ましい他の通信システムに適用できる。

Claims (18)

1. 無線受信機において放送チャネルを検出するためのシステムであって、
   所望チャネルの電力を代表するＲＳＳＩ信号を発生するよう構成された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）要素と、
   所望チャネルの電力出力と、該所望チャネルに隣接する少なくともひとつのチャネルとを比較し、所望チャネルにおける雑音の代表である隣接チャネル電力比（ＳＡＣＰＲ）信号に対する信号を発生するよう構成された電力検出器を有する切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタと、
   ＲＳＳＩ信号が予め定められたＲＳＳＩ閾値より大きいか判断するよう構成され、ＳＡＣＰＲ信号が予め定められたＳＡＣＰＲ閾値より大きいか判断するよう構成された探索要素と
   を備えた前記システム。
2. 前記ＲＳＳＩ閾値信号は、最小の予想された所望信号のレベルよりも低いレベルに設定される請求項１に記載のシステム。
3. 前記所望チャネルは、ＳＡＣＰＲ信号が予め定められたＳＡＣＰＲ閾値を超えたときに有効として示される請求項２に記載のシステム。
4. 前記切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタは、所望チャネルに隣接する少なくともひとつのチャネルでの雑音の量を求めるよう構成された論理回路をさらに備える請求項１に記載のシステム。
5. 所望チャネルに隣接するチャネルでの前記雑音の量は、所望チャネルでの雑音の量を示す請求項４に記載のシステム。
6. 前記電力検出器は、所望チャネルに隣接するチャネルでの電力に対する、所望チャネルでの電力の比を求める請求項４に記載のシステム。
7. 干渉を検出し最小化するためのシステムを有する携帯送受信機であって、
   受信機と動作可能に接続された送信機と、
   所望チャネルの電力を代表するＲＳＳＩ信号を発生するよう構成された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）要素と、
   所望チャネルの電力出力と、該所望チャネルに隣接する少なくともひとつのチャネルとを比較し、所望チャネルにおける雑音の代表である隣接チャネル電力比（ＳＡＣＰＲ）信号に対する信号を発生するよう構成された電力検出器を有する切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタ、及び、
   ＲＳＳＩ信号が予め定められたＲＳＳＩ閾値より大きいか判断するよう構成され、ＳＡＣＰＲ信号が予め定められたＳＡＣＰＲ閾値より大きいか判断するよう構成された探索要素
   を有するＦＭ無線受信機と
   を備えた前記送受信機。
8. 前記ＲＳＳＩ閾値信号は、最小の予想された所望信号のレベルよりも低いレベルに設定される請求項７に記載の送受信機。
9. 前記所望チャネルは、ＳＡＣＰＲ信号が予め定められたＳＡＣＰＲ閾値を超えたときに有効として示される請求項８に記載の送受信機。
10. 前記切替可能な帯域幅チャネル選択フィルタは、所望チャネルに隣接する少なくともひとつのチャネルでの雑音の量を求めるよう構成された論理回路をさらに備える請求項７に記載の送受信機。
11. 所望チャネルに隣接するチャネルでの前記雑音の量は、所望チャネルでの雑音の量を示す請求項１０に記載の送受信機。
12. 前記電力検出器は、所望チャネルに隣接するチャネルでの電力に対する、所望チャネルでの電力の比を求める請求項１０に記載の送受信機。
13. 無線受信機において放送チャネルを検出するための方法であって、
    所望チャネルの電力を代表するＲＳＳＩ信号を発生ことと、
    所望チャネルの電力出力と、該所望チャネルに隣接する少なくともひとつのチャネルとを比較し、所望チャネルにおける雑音の代表である隣接チャネル電力比（ＳＡＣＰＲ）信号に対する信号を発生することと、
    ＲＳＳＩ信号が予め定められたＲＳＳＩ閾値より大きいか判断し、ＳＡＣＰＲ信号が予め定められたＳＡＣＰＲ閾値より大きいか判断することと、
    ＳＡＣＰＲ信号が予め定められたＳＡＣＰＲ閾値より大きい場合であって、ＲＳＳＩ信号が予め定められたＲＳＳＩ閾値より大きいときに所望チャンネルに接続すること
    を含む前記方法。
14. ＲＳＳＩ閾値信号を、最小の予想された所望信号のレベルよりも低いレベルに設定することをさらに含む請求項１３に記載の方法。
15. 所望チャネルを、ＳＡＣＰＲ信号が予め定められたＳＡＣＰＲ閾値を超えたときに有効として示すことをさらに含む請求項１４に記載の方法。
16. 所望チャネルに隣接する少なくともひとつのチャネルでの雑音の量を求めることをさらに含む請求項１３に記載の方法。
17. 所望チャネルに隣接するチャネルでの前記雑音の量は、所望チャネルでの雑音の量を示す請求項１６に記載の方法。
18. 所望チャネルに隣接するチャネルでの電力に対する、所望チャネルでの電力の比を求めることをさらに含む請求項１６に記載の方法。

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